Физиология сердца

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ
Харьковский национальный медицинский университет
МОДУЛЬ 3
ФИЗИОЛОГИЯ
ВИСЦЕРАЛЬНЫХ СИСТЕМ
Физиология сердца
Методические указания
к самостоятельной работе студентов
II курса лечебного, педиатрического,
медико-профилактического и
стоматологического факультетов
Рекомендовано
ученым советом ХНМУ.
Протокол № от 2011.
Харьков
ХНМУ
2011
Модуль 2. Физиология висцеральных систем. Содержательный модуль 7.
Физиология сердца: метод. указ. к самост. работе студентов II курса лечебного,
педиатрического, мед.-профилактического и стоматологического фак-тов / сост.
В.Г. Самохвалов, Л.В. Чернобай, Р.В. Алексеенко – Х. :ХНМУ, 2011. – 56 с.
Составители: В.Г. Самохвалов
Л.В. Чернобай
Р.В. Алексеенко
2
ФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ КРОВООБРАЩЕНИЯ
Практическое занятие №5
Тема: Система кровообращения. Исследование физиологических свойств
сердечной мыщцы. Исследование динамики возбуждения сердца. Регистрация
и анализ электрокардиограммы.
Актуальность темы. Система кровообращения – это физиологическая
система, которая служит для постоянной циркуляции крови и оттока лимфы, что
обеспечивает гуморальную связь между всеми органами, снабжение их
питательными веществами и кислородом, выведение из них продуктов обмена,
гуморальную регуляцию и ряд других жизненно важных функций организма.
В систему кровообращения входят сердце, кровеносные и лимфатические
сосуды. Сосудистая система и сердце у человека обеспечивают распространение
по организму крови, питательных и биологически активных веществ, газов,
продуктов питательных и биологически активных веществ, газов, продуктов
метаболизма и тепловой энергии.
В зависимости от вида протекающей жидкости (кровь или лимфа) и
некоторых особенностей строения сосудистую систему подразделяют на
кровеносную и лимфатическую. Движение крови в организме происходит по двум
замкнутым системам сосудов, соединенных с сердцем, - большому и малому
кругу кровообращения.
Цели изучения темы:
 Трактовать понятие системы кровообращения, механизмы регуляции
минутного объема (МОК) как интегративного показателя кровообращения
на основе анализа параметров соответственного уровня метаболизма.
 Трактовать физиологические свойства сердца, которые обеспечивают его
насосную
функцию
(автоматизм,
возбудимость,
проводимость,
сократимость) на основе анализа электрокардиограммы (ЭКГ), МОК и
механизмы их регуляции.
Обеспечение исходного уровня знаний
Цель (общая): уметь оценить физиологические свойства сердечной мышцы
на основе анализа электрокардиграммы и механизмы их регуляции;
регистрировать и интерпретировать ЭКГ в норме (нормограмму).
Конкретные цели: знать физиологические особенности основных свойств
сердечной мышцы и механизмы их регуляции; основные параметры нормальной
электрокардиограммы и на ее основе уметь трактовать физиологические свойства
сердечной мышцы, обеспечивающие насосную функцию сердца.
3
Исходный уровень знаний-умений
 уметь пояснять физиологические свойства сердечной мышцы на основе
анализа ЭКГ;
 регистировать и интерпретировать физиологические основы нормальной
электрокардиограммы.
Содержание учебного материала
I. Перечень теоретических вопросов темы.
II. Источники учебной информации.
III. Ориентировочная основа действий.
I. Перечень теоретических вопросов темы





понятие системы кровообращения;
физиологические свойства сердечной мышцы;
понятие электрокардиограммы (ЭКГ);
основные параметры ЭКГ;
анализ и интерпретация ЭКГ в норме.
II. Источники учебной информации
1. Физиология человека / Под ред. Г.И. Косицкого. – М.: Медицина, 1985. – С.
229-232.
2. Нормальна фізіологія / За ред. В.І. Філімонова. – К: Здоров’я, 1994. – С. 253258.
3. Физиология человека / Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса: В 3 т. – М.: Мир, 1996,
Т.2 – гл. 29. – С. 420-422.
4. Физиология человека / Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько: В 2 Т. – М.:
Медицина, 1998. – Т 1, гл. 10 – С.289-291.
5. Агаджанян Н.А., Тель Л.З., Циркин В.И., Чеснокова С.А. - Физиология
человека: - СПб.: Сотис, 1998. – С. 173-179.
6. Физиология человека / Под ред. В.М. Смирнова – М.: Медицина, 2002. – С. 209217.
7. Физиология человека / Под ред. Вильям Ф. Ганонг: Пер. с англ. – Львов: Бак2002. С. 473-500.
8. Агаджанян Н.А., Смирнов В.М. – Нормальная физиология: – М.: ООО
«Медицинское информационное агентство», 2007. – С. 260-311.
4
III. Ориентировочная основа действий
Задание 1. Цель самоподготовки – знать и уметь трактовать физиологические
свойства сердечной мышцы на основе анализа электрокардиограммы.
Задание 2. Соотнесите требования к исходному уровню знаний-умений с
Вашими знаниями-умениями. Для этого рассмотрите представленные
ситуационные тесты в формате «КРОК-І», которые включают элементы
профессиональной деятельности (модели-ситуации). Ответы проверьте по
эталонам. Если возникли трудности теоретического характера, выполните задание
3.
Задание 3.
Проработайте имеющийся информационный блок по теме и
вновь проверьте знания при решении ситуационных задач.
Информационный блок по теме «Система кровообращения. Исследование
физиологических свойств сердечной мыщцы. Исследование динамики
возбуждения сердца. Регистрация и анализ электрокардиограммы»
Сердце – это полый мышечный орган. Сплошной вертикальной перегородкой
сердце делится на две половины: левую и правую. Вторая перегородка, идущая в
горизонтальном направлении, образует в сердце четыре полости: верхние
полости—предсердия, нижние — желудочки.
Масса сердца новорожденных в среднем равна 20 г. Масса сердца взрослого
человека составляет 0,425—0,570 кг. Длина сердца у взрослого человека
достигает 12—15см, поперечный размер 8—10 см, переднезадний 5—8 см (Рис.1).
Основными физиологическими свойствами сердечной мышцы являются:
возбудимость, проводимость, сократимость и автоматия, которые обеспечивают
соответствующие сердечные эффекты, представленные на табл.1.
Таблица 1
Основные физиологические свойства
сердечной мышцы и сердечные эффекты
Свойства сердечной
мышцы
Возбудимость
Проводимость
Сократимость
Автоматизм
Сердечные эффекты
Батмотропный
Дромотропный
Инотропный
Хронотропный
Далее остановимся более подробнее на каждом свойстве сердечной мышце
в отдельности.
Возбудимость сердечной мышцы. Возбудимость — это способность
клетки генерировать потенциал действия (ПД) при раздражении. Возбудимость
является частным случаем наиболее общего свойства всех клеток —
5
раздражимости. Сердечная мышца менее возбудима, чем скелетная. Для
возникновения возбуждения в сердечной мышце необходимо применить более
сильный раздражитель, чем для скелетной.
Установлено, что величина реакции сердечной мышцы не зависит от силы
наносимых раздражений (электрических, механических, химических и т. д.).
Сердечная мышца максимально сокращается и на пороговое, и на более сильное
по величине раздражение. Снижение степени возбудимости миокарда до
абсолютной невозбудимости сердечной мышцы происходит в фазу деполяризации
и в восходящую фазу инверсии. Период абсолютной рефрактерности для
миокарда желудочков составляет 270 мс, который соответствует фазе инверсии
(плато ПД) и начальной части фазы реполяризации до достижения критического
потенциала (КП), что соответствует уровню – 40 мВ. Период относительной
рефрактерности (около 30 мс) соответствует остальной фазы реполяризации.
Длительная рефрактерная фаза предотвращает круговое распространение
возбуждения по миокарду и исключает тетаническое сокращение.Потенциал
покоя (ПП) клеток рабочего миокарда в основном за счет градиента ионов К+, а
его величина составляет – 85-90 мВ. Амплитуда потенциала действия (ПД)
составляет 120 мВ; длительность ПД кардиомиоцитов предсердий – до 120 мс, а
ПД кардиомиоцитов желудочков колеблется в диапазоне от 300 до 350 мс, что
соответствует длительности сокращения сердечной мышцы (Рис.2).
Рис.2. Ионный механизм возникновения ПД кардиомиоцитов.
6
Процесс формирования ПД в миокарде начинается с увеличения
проницаемости мембраны для ионов Na+ в связи с открытием быстрых Naканалов, в результате чего в клетку стремительно входит Na+ при достижении
КП= - 40 мВ, согласно концентрационному и электрическим градиентам (клетка в
эту фазу внутри отрицательно заряжена).
В восходящую часть фазы инверсии Na+ входит в клетку против
электрохимического градиента (перезарядка), в результате чего нарастание ПД
прекращается за счет инактивации быстрых Na-каналов. После этого происходит
активация К-каналов и выход К+ из клетки.
Быстрый спад ПД вследствие быстрого выхода К+ из клетки (электрический
градиент по К+ максимальный (клетка внутри заряжена положительно) и
совпадает с концентрационным градиентом по К+). Уменьшение выхода К+ из
клетки активизирует Са-каналы и Са2+ поступает в клетку, в результате чего ПД
замедляется. Выход К+ превышает вход Са+, в результате чего осуществляется
медленный спад плато ПД и инактивация медленных Са-каналов. Происходит
активация быстрых К-каналов и быстрый выход К+ из клетки, вследствие чего
мембранный потенциал становится равным – 85 – 90 мВ.
В фазу инверсии (нисходящая часть) К+ выходит согласно
концентрационному и электрическому градиентам.
В фазу реполяризации – согласно концентрационному и вопреки
электрическому градиентам (клетка снаружи заряжена положительно, внутри –
отрицательно) Са2+ из клеточной мембраны после ПД выносится Са/Na-насосом и
частично Са-АТФ-азой. Если в эксперименте уменьшить концентрацию Na+ вне
клетки со 140 до 20 мМ, клетка становится невозбудимой.
Проводимость. Возбуждение в сердечной мышце распространяется
диффузно, что обусловлено наличием функционального синцития и нексусов, т.е.
возбуждение распространяется от одной клетки к другой во всех направлениях за
счет электрического поля, в отличие от скелетной мышцы, где возбуждение
проводится изолированно, по отдельным мышечным волокнам.
Волны возбуждения проводятся по волокнам сердечной мышцы и так
называемой специальной ткани сердца с неодинаковой скоростью. Возбуждение
по волокнам мышц предсердий распространяется со скоростью 0,8—1,0 м/с, по
волокнам мышц желудочков— 0,8—0,9 м/с, по специальной ткани сердца—2,0—
4,2 м/с, что в 3,5 раза меньше, чем у скелетной мышцы и в 100 раз меньше, чем в
нервном волокне.
Автоматизм сердца – это способность сердца сокращаться под действием
импульсов, возникающих в нем самом. Автоматией обладают только атипические
мышечные волокна, формирующие проводящую систему сердца. Клетки рабочего
миокарда автоматией не обладают.
Доказательством
автоматии
являются
ритмические
сокращения
изолированного сердца лягушки, помещенного в раствор Рингера (эксперимент
Станниуса, 1880г.), сущность которого заключается в том, что сердце
теплокровного млекопитающего, помещенное в теплый снабжаемый кислородом
раствор Рингера, также продолжается ритмически сокращаться.
7
В основе механизма автоматии лежит ритмичное возбуждение
пейсмекерных клеток с частотой 70-80 в 1 минуту, что объясняется ритмичным
спонтанным повышением проницаемости их мембраны для ионов Na+ и Ca2+,
вследствие чего они
поступают в клетку, и ритмичным снижением
проницаемости для ионов К+, вследствие чего количество, покидающих клетку
ионов К+, уменьшается, которое приводит к развитию медленной диастолической
деполяризации клеток пейсмекера и к достижению критического потенциала
(КП= - 40 мВ), обеспеченного возникновением ПД и распространением
возбуждения – сначала по предсердиям, а затем и по желудочкам
Восходящая часть ПД клеток-пейсмекеров обеспечивается входом Ca2+ в
клетку. Отсутствие плато объясняется характерным изменением проницаемости
пейсмекерных клеток и током ионов, при котором процессы деполяризации и
инверсии плавно переходят в реполяризацию, которая также проходит более
медленно из-за более медленного тока К+ из клетки. Рефрактерный период клетокпейсмекеров больше, чем сам ПД, что защищает сердце от экстрасистол (Рис.3).
Рис.3. Потенциал действия клетки-пейсмекера синоатриального узла.
Эта способность сердца обеспечивается проводящей системой сердца,
пучки и волокна, с помощью которых возбуждение передается на клетки рабочего
миокарда (Рис.4).
Проводящая система сердца выполняет следующие функции:
 Обеспечивает автоматизм сердца (способность сердца сокращаться под
действием импульсов, возникающих в нем самом);
8
 Обеспечивает надежность работы сердца (при повреждении основного
водителя ритма его могут заменить другие отделы проводящей системы
сердца, обладающие автоматией);
 Обеспечивает последовательность сокращений предсердий и желудочков за
счет атриовентрикулярной задержки;
 Обеспечивает синхронное сокращение всех отделов желудочков, благодаря
которому увеличивается их мощность.
Рис.4. Проводящая система сердца.
При нарушении функционирования проводящей системы сердца
формируется в миокарде эктопический локус (новый водитель ритма), в
результате чего урежается деятельность главного водителя ритма, возбуждается
эктопический локус чаще главного пейсмекера (водителя ритма). Такое
нарушение ритма называется экстрасистолия.
Скорость распространения возбуждения в различных отделах проводящей
системы сердца разная, что связано с наличием задержки возбуждения в
атриовентрикулярном узле и высокой скорости распространения возбуждения по
волокнам Пуркинье представлена на табл.2.
Таблица 2
9
Скорости распространения возбуждения
в различных отделах проводящей системы сердца
Отделы проводящей
системы сердца
Предсердия и их рабочий миокард
Атриовентрикулярный узел
Желудочки и волокна Пуркинье
Миоциты желудочков
Скорости распространения
возбуждения, м/с
1
0,05
3
1
Задержка возбуждения в АВ-узле связана с малым диаметром клеток АВузла по сравнению с клетками проводящей системы сердца и сократительного
миокарда предсердий, а также с последовательным уменьшением числа щелевых
контактов между клетками в этой области проводящей системы сердца, отчего ПД
возникают здесь медленнее. Эта задержка возбуждения обеспечивает
последовательное сокращение предсердий и желудочков. Высокая скорость
распространения возбуждения по волокнам Пуркинье обеспечивает быстрый и
синхронный охват возбуждением всех отделов желудочков, в результате чего
повышается мощность их сокращений.
Градиент автоматии – это убывание частоты генерации возбуждения в
проводящей системе сердца в направлении от предсердий к верхушке. Наличие
градиента автоматии сердца доказано Г. Станниусом в 1880 г. в эксперименте,
который заключался в том, что производилось накладывание лигатур между
различными отделами сердца лягушки и последующим подсчетом сокращений
различных отделов сердца. Частота генерации импульсов в различных отделах
проводящей системы сердца представлена на табл.3.
Таблица 3
Частота генерации импульсов в различных отделах
проводящей системы сердца согласно градиенту автоматии
Отдел проводящей системы сердца
Частота генерации импульсов в
минуту
Синоатриальный узел
60-80 в 1 мин
Атриовентрикулярный узел
40-50 в 1 мин
Пучок Гиса
30-40 в 1 мин
Волокна Пуркинье
20 в 1 мин
Активность нижележащих отделов проводящей системы сердца
проявляется только в патологических случаях. Аритмия в сердечной деятельности
проявляется экстрасистолией (внеочередными сокращениями сердца), которые
различают двух видов: предсердные и желудочковые. Предсердная экстрасистола
сопровождается компенсаторной паузой (выпадением очередного сокращения);
после желудочковой экстрасистолы возникает компенсаторная пауза (очередной
импульс от пейсмекера приходит во время экстрасистолы, т.е. в период
рефрактерности, и не может вызвать очередного сокращения сердца).
10
Сократимость. Сердечная мышца подчиняется закону «все или ничего»,
согласно которому в миокарде возбуждением охватываются все кардиомиоциты,
вовлекаясь в процесс сокращения. Первыми сокращаются мышцы предсердия,
затем—папиллярные мышцы и субэндокардиальный слой мышц желудочков. В
дальнейшем сокращение охватывает и внутренний слой желудочков, обеспечивая
тем самым движение крови из полостей желудочков в аорту и легочный ствол.
Мышце сердца не свойственна суммация сокращений, поэтому она не
может сокращаться тетанически. Это обусловлено наличием у миокарда
длительного рефрактерного периода, который равен продолжительности
потенциала действия (ПД) и одиночного сокращения мышцы.
Длительный рефрактерный период характеризуется резким снижением
возбудимости ткани в течение ее активности. Выделяют абсолютный и
относительный рефрактерный период (р.п.). Во время абсолютного
рефрактерного периода какой бы силы не наносили раздражения на сердечную
мышцу, она не отвечает на него возбуждением и сокращением. Он соответствует
по времени систоле и началу диастолы предсердий и желудочков. Во время
относительного рефрактерного периода возбудимость сердечной мышцы
постепенно возвращается к исходному уровню. В этот период мышца может
ответить на раздражитель сильнее порогового. Он обнаруживается во время
диастолы предсердий и желудочков.
Сокращение миокарда продолжается около 0.3 с, по времени примерно
совпадает с рефрактерной фазой. Следовательно, в период сокращения сердце
неспособно
реагировать
на
раздражители.
Благодаря
выраженному
рефрактерному периоду, который длится больше чем период систолы, сердечная
мышца неспособна к титаническому (длительному) сокращению и совершает
свою работу по типу одиночного мышечного сокращения.
В течение этого периода сердечная мышца невозбудима, поэтому
невозможны суммация и тетанус. Длительный период одиночного сокращения
соответствует длительности ПД (у предсердий – 100 мс, у желудочков – 300-350
мс). Если частота сердечных сокращений (ЧСС) становится меньше, то систола
желудочков и систола предсердий удлиняются, напротив, при увеличении ЧСС
продолжительность одного сокращения укорачивается.
Важную роль в процессе сокращения миокарда и электромеханического
сопряжения играет внеклеточный Ca2+, который при вхождении в клетку во время
ее возбуждения, обеспечивает выброс ионов Ca2+ из саркоплазматического
ретикулума (СПР). Увеличение содержания Ca2+ в крови приводит к увеличению
ЧСС., и наоборот. В эксперименте, увеличение концентрации Ca2+ в крови может
привести к остановке сердечной деятельности в фазу систолы.
Растяжимость и эластичность миокарда. Эластические силы,
возникающие вследствие растяжения стенок сердца при его наполнении кровью,
увеличивают силу сокращений миокарда (создается некоторый запас
потенциальной энергии). Растяжимость и эластичность миокарда смягчают
гидравлический удар, который мог бы возникнуть в результате несжимаемости
жидкости. Эластичность структурных элементов сердца способствует
расправлению сократившегося миокарда.
11
Регистрация и анализ электрокардиограммы (ЭКГ):
Деятельность сердца сопровождается электрическими, механическими и
звуковыми явлениями, регистрация и анализ которых позволяют судить о
функциональном состоянии сердца в норме и при патологии. Электрические токи
сердца можно наблюдать, если на сокращающееся сердце крысы набросить нерв
нервно-мышечного препарата лягушки: мышца лягушки начинает сокращаться в
ритме сердца крысы.
Электрокардиография — регистрация с определенных участков тела
суммарного электрического поля, генерируемого клетками сердца в процессе их
возбуждения. Электрокардиограмма — кривая, отражающая процесс
возникновения, распространения и исчезновения возбуждения в различных
отделах сердца. ЭКГ отражает только изменения электрических потенциалов, но
не сокращения миокарда.
Д и п о л ь н а я к о н ц е п ц и я п р о и с х о ж д е н и я ЭКГ. Каждое
возбужденное волокно миокарда представляет собой диполь, вектор которого
имеет определенную величину и направление — условно от отрицательного
полюса к положительному. Сердце рассматривается как единый диполь, вектор
которого представляет собой алгебраическую сумму всех векторов единичных
источников диполей (кардиомиоцитов), существующих в данный момент.
Поэтому его называют суммарным моментным вектором или интегральным
вектором. Он, как и единичный, направлен от возбужденного участка миокарда к
невозбужденному.
Направление и величина интегрального дипольного вектора определяют
направление и величину зубцов ЭКГ; эта величина зависит также от расстояния
между регистрирующим электродом и источником электрического поля —
периодически возбуждающимся сердцем (она обратно пропорциональна квадрату
этого расстояния). Направления движения волны деполяризации и ее вектора
совпадают, а направления волны реполяризации и ее вектора противоположны.
Сердечный диполь создает в окружающей его среде силовые линии
(электрическое поле), идущие от положительного заряда диполя к
отрицательному. На границе между положительной и отрицательной половиной
электрического поля располагается линия нулевого потенциала.
ЭКГ-от в е д е н и е — это вариант расположения электродов на теле при
регистрации электрокардиограммы. Имеется три основные системы отведения.
1. Стандартные биполярные отведения (Эйнтховена): I отведение — левая
рука (+) — правая рука (-); II отведение — правая рука (-) — левая нога (+); III
отведение — левая рука (-) — левая нога (+) (Рис. 5). Эта система отведений
регистрирует электрическую активность сердца во фронтальной плоскости.
2. Шесть грудных однополюсных отведений (Вильсона –V1-6): активный
электрод (+) накладывают на различные точки грудной клетки спереди, а нулевой
(-) электрод формируют путем объединения через сопротивления электродов от
трех конечностей — двух рук и левой ноги. Грудные отведения регистрируют
электрическую активность сердца в горизонтальной плоскости (Рис. 6)..
12
Рис. 5. Расположение электродов при стандартных отведениях (Эйнтховена)
и ЭКГ, получаемые при этих отведениях; показаны направление электрической
оси сердца (стрелки) и их проекции на стороны треугольника Эйнтховена
Рис. 6. Расположение активного электрода при грудных отведениях по
Вильсону и ЭКГ, получаемые при этих отведениях
3. Три усиленных однополюсных отведения (Гольдбергера): аVR, аVL, аVF, где а —
augmented (усиленный); V— voltage (потенциал); R — right (правый) — правая
рука; L — left (левый) — левая рука; F— foot (нога) — левая нога. При этом
регистрируется разность потенциалов с помощью электрода, наложенного на
одну из конечностей (+), и мулевого электрода (—), объединенного, от двух
других конечностей (правая нога заземлена при любом отведении).
Э л е м е н т ы ЭКГ. Зубец ЭКГ — это быстрое отклонение кривой от
изолинии вверх или вниз. Причиной отклонения является наличие разности
электрических полей между отводящими электродами, расположенными на теле
организма. Сегмент ЭКГ— это отрезок кривой ЭКГ, не содержащий зубца
(участок изолинии). Изолиния регистрируется, когда нет разности величин
электрических полей между отводящими электродами: либо сердце не
возбуждено, либо все отделы предсердий или желудочков охвачены
13
возбуждением. ЭКГ содержит два сегмента: Р(2 и 8Т. Интервал ЭКГ— это
отрезок кривой ЭКГ, состоящий из сегмента и прилежащих к нему зубцов.
П р о и с х о ж д е н и е э л е м е н тов ЭКГ (зубцов, сегментов и интервалов)
представлено на рис. 7. Зубец Р отражает процесс деполяризации
(распространение возбуждения) правого и левого предсердий. Интервал QRSТ
(желудочковый комплекс) отражает процесс распространения возбуждения
(деполяризации) по миокарду обоих желудочков — комплекс зубцов QRS,
периоды полного охвата их возбуждением — сегмент RST (чаще ST) и
реполяризации желудочков — зубец Т. Интервал R—R соответствует расстоянию
между вершинами двух зубцов R, по времени он равен длительности одного
сердечного цикла. Чем больше ЧСС, тем короче это время. Этот интервал дает
возможность определить частоту кардиоциклов, наличие или отсутствие аритмии
в сердечной деятельности. Соотношение величин зубцов ЭКГ в норме
следующие: Q:R = 1:4; Р:Т:R = 1:3:9.
Электрическая ось сердца (ЭОС). Электрическая ось сердца – это
направление биопотенциалов сердца в фазу реполяризации желудочков в период
формирования комплекса QRS. Это вектор, имеющий направление в
пространстве. Это проекция суммарного возбуждения левого желудочка во
фронтальной плоскости. Угол, образованный осью І отведения и проекцией ЭОС
во фронтальной плоскости называется углом , который в норме составляет от 00
до +900. В зависимости от направления ЭОС и конституционального типа
телосложения различают на ЭКГ: нормограмму (нормостенический тип),
правограмму (астенический тип и подростки) и левограмму (гиперстенический
тип).
Рис. 7. Основные усредненные параметры электрокардиограммы во втором
стандартном отведении
Таким образом, различные параметры ЭКГ дают разностороннюю
информацию о состоянии электрической активности сердца, и поэтому они
широко используются в клинической и спортивной практике.
Ситуационные тесты по изученной теме
14
1. Между разными элементами проводящей системы сердца существует градиент
автоматии. Какое из перечисленных её образований обладает наиболее высокой
пейсмекерной активностью?
А. Ножки пучка Гиса
В. Синоатриальный узел
С. Волокна Пуркинье
D. Атриовентрикулярный узел
E. Пучок Гиса
2. У пациента по данным электрокардиографии установлена неполная блокада
пучка Гиса (правой его ножки). Какое свойство сердечной мышцы при этом
нарушается?
А. Проводимость
В. Возбудимость
С. Сократимость
D. Автоматия
E. Рефрактерность
3. При регистрации электрокардиограммы у больного наблюдается снижение
вольтажа зубца "Р". В каком из перечисленных элементов проводящей системы
сердца имеется нарушение электрогенеза?
А. Синоатриальном узле
В. Атриовентрикулярном узле
С. Пучке Гиса
D. Ножках пучка Гиса
E. Волокнах Пуркинье
4. При обращении к врачу с жалобами на боли в области сердца пациенту
произведена запись электрокардиограммы, на которой отмечается вольтаж и
расщепление зубца "R". В какой части проводящей системы нарушен
электрогенез, отражающий указанные изменения ЭКГ?
А. Пучке Венкенбаха
В. Увеличивается
С. Синоатриальном узле
D. Пучке Бахмана
E. Проводящей системе желудочков
5. При визите к врачу пациент отметил, что испытывает внезапные
кратковременные остановки сердца. На ЭКГ отмечаются экстрасистолы с
компенсаторными паузами. В каком отделе проводящей системы возникает
внеочередное возбуждение, обусловливающее указанные изменения?
А. СА узле
В. Пучке Бахмана
С. Пучке Венкенбаха
D. Пучке Торела
15
E. АВ узле
6. Сердечная мышца реагирует на различные раздражители внешней и внутренней
среды изменением показателей своей деятельности: СО, МОК, ЧСС. Через какое
свойство сердечной мышцы изменяются указанные показатели?
А. Сократимость
В. Рефрактерность
С. Автоматия
D. Возбудимость
E. Проводимость
7. Человек пренебрёг мерами безопасности и получил электротравму. При этом
ток прошел через сердечную мышцу. Какие опасные нарушения в работе сердца,
требующие срочного вмешательства, могут возникнуть в этой ситуации?
А. Экстрасистолия
В. Аритмия
С. Брадикардия
D. Тахикардия
Е. Фибрилляция
8. На электрокардиограмме пациента отмечается экстрасистолы с
компенсаторными паузами. В какой из перечисленных образований сердца
внеочередное возбуждение является причиной указанных изменений?
А. Проводящей системе желудочков
В. Пучке Венкенбаха
С. Синоатриальном узле
D. Пучке Бахмана
Е. Пучке Торелля
9. У пациента проведена электрокардиография и выявлены экстрасистолы без
компенсаторных пауз. В каком отделе проводящей системы сердца возникает
внеочередное возбуждение, вызывающее указанные изменения?
А. Атриовентрикулярном узле
В. Пучке Гиса
С. Ножках пучка Гиса
D. Волокнах Пуркинье
Е. Синоатриальном узле
10. При обследовании кардиологического больного установлено снижение
напряжения кислорода в сердечной мышце. Какой из перечисленных методов был
использован в этом случае?
А. Электрокардиография
В. Полярография
С. Резистография
D. Коронарография
16
Е. Кардиография
11. У пациента по данным электрокардиографии установлена неполная блокада
пучка Гиса (правой его ножки). Как при этом изменится время распространения
возбуждения по желудочкам?
А. Увеличивается
В. Остаётся нормальным
С. Незначительно удлиняется
D. Уменьшается
Е. Распространение возбуждения прекращается
12. Одной из особенностей сердечной мышцы является её длительная
рефрактерность. В чём состоит физиологическое значение указанного свойства?
А. Замедляет сокращения сердца
В. Исключает тетанические сокращения
С. Исключает одиночные сокращения
D. Ускоряет сокращения сердца
Е. Способствует развитию тетануса
Ситуационные задачи по изученной теме
1. Расстояние между зубцами R на ЭКГ больного равно 0,8 с. Какова частота
сердцебиений?
Ответ: 60:0,8=75 ударов в минуту.
2. Определите ударный объем сердца, если известно, что минутный объем равен 8
л, а расстояние R-R на ЭКГ – 0,6 с.
Ответ: УОС=МОК:ЧСС. ЧСС=60:0,6=100. УОС=80 мл.
3. Амплитуда зубца R у взрослого человека на ЭКГ самая большая в I отведении,
а зубца S в III. Что это значит?
Ответ: Такие соотношения зубцов ЭКГ бывают при гипертрофии левого
желудочка (левограмма).
4. Мембранный потенциал пейсмекерной клетки сердца увеличился на 10 мв. Как
изменится при этом частота генерации автоматических импульсов?
Ответ: Частота сокращений уменьшится, так как в этом случае уровень
мембранного потенциала пейсмеккера удаляется от критического уровня
деполяризации и время медленной диастолической деполяризации удлиняется.
5. Мембранный потенциал пейсмекерной клетки сердца снизился на 20 мв. Как
это повлияет на частоту генерации автоматических импульсов и почему?
Ответ: При деполяризации мембраны пейсмеккера уменьшается
длительность медленной диастолической деполяризации, так как мембранный
17
потенциал приближается к критическому уровню. Частота генерации импульсов
увеличивается.
Эталоны ответов к ситуационным тестам
№ теста
1
2
3
4
Дистрактор
В
А
А
Е
№ теста
5
6
7
8
Дистрактор
Е
Д
Е
А
Практическое занятие №6
18
№ теста
9
10
11
12
Дистрактор
Е
В
А
В
Тема: Исследование насосной функции сердца.
Актуальность темы. Насосная (нагнетательная) функция сердца зависит от
таких
физиологических
показателей
сердечной
деятельности
как
продолжительность фаз и периодов сердечного цикла, параметров тонов сердца,
величины сердечных объемов крови (сердечный выброс (СВ), минутный выброс
(МВ), сердечный индекс (СИ) и от давления крови в различных камерах сердца и
магистральных сосудах (аорте, легочной артерии и др.).
Деятельность сердца сопровождается электрическими, механическими и
звуковыми явлениями, регистрация и анализ которых позволяют судить о
функциональном состоянии сердца в норме и при патологии. Для трактования
данных явлений сердечной деятельности в медицине применяют такие методы
исследования как электрокардиография (ЭКГ), аускультация тонов сердца,
фонокардиография (ФКГ), баллистокардиография, динамокардиография, фазовый
анализ цикла сердечной деятельности, ультразвуковое исследование сердца
(УЗИ).
Цели изучения темы:
 Трактовать насосную функцию сердца на основании продолжительности
сердечного цикла, структур его фаз и периодов, величину минутного
объема крови (МОК), давления крови в камерах сердца, аорте и легочной
артерии, параметры тонов сердца.
Обеспечение исходного уровня знаний
Цель (общая): уметь оценить насосную функцию сердца на основании
фазового анализа сердечного цикла, параметры тонов сердца и анализировать
сердечные объемы крови (сердечный выброс, минутный выброс и сердечный
индекс), обеспечивающие нагнетательную функцию сердца, а также методы
исследования вышеперечисленных показателей, такие как аускультация,
фонокардиография, баллистография, динамография, ультразвуковое исследование
сердца.
Конкретные цели: знать сердечный цикл, структуру его фаз и периодов;
параметры тонов сердца, сердечные объемы крови (СВ, МВ, СИ), давление крови
в камерах сердца, аорте и легочной артерии, методы исследования насосной
функции
сердца
(аускультация,
фонокардиография,
баллистография,
динамография, ультразвуковое исследование сердца).
Исходный уровень знаний-умений
 уметь трактовать насосную функцию сердца на основании продолжительности
сердечного цикла и его фазового анализа;
 интерпретировать сердечные объемы крови (сердечный выброс, минутный
выброс и сердечный индекс), обеспечивающие нагнетательную функцию
сердца;
19
 знать методы исследования насосной функции сердца (аускультация,
фонокардиография,
баллистография,
динамография,
ультразвуковое
исследование сердца).
Содержание учебного материала
I. Перечень теоретических вопросов темы.
II. Источники учебной информации.
III. Ориентировочная основа действий.
I. Перечень теоретических вопросов темы
 сердечный цикл и его фазовый анализ;
 сердечные объемы крови (СВ, МВ, СИ);
 методы
исследования
насосной
функции
сердца
фонокардиография,
баллистография,
динамография,
исследование сердца).
(аускультация,
ультразвуковое
II. Источники учебной информации
1. Физиология человека / Под ред. Г.И. Косицкого. – М.: Медицина, 1985. – С.
229-232.
2. Нормальна фізіологія / За ред. В.І. Філімонова. – К: Здоров’я, 1994. – С. 253258.
3. Физиология человека / Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса: В 3 т. – М.: Мир, 1996,
Т.2 – гл. 29. – С. 420-422.
4. Физиология человека / Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько: В 2 Т. – М.:
Медицина, 1998. – Т 1, гл. 10 – С.289-291.
5. Агаджанян Н.А., Тель Л.З., Циркин В.И., Чеснокова С.А. - Физиология
человека: - СПб.: Сотис, 1998. – С. 173-179.
6. Физиология человека / Под ред. В.М. Смирнова – М.: Медицина, 2002. – С. 209217.
7. Физиология человека / Под ред. Вильям Ф. Ганонг: Пер. с англ. – Львов: Бак2002. С. 473-500.
8. Агаджанян Н.А., Смирнов В.М. – Нормальная физиология – М.: ООО
«Медицинское информационное агентство», 2007. – С. 260-311.
III. Ориентировочная основа действий
20
Задание
1. Цель самоподготовки – знать и уметь оценить насосную
функцию сердца на основании фазового анализа сердечного цикла, параметры
тонов сердца и анализировать сердечные объемы крови (сердечный выброс,
минутный выброс и сердечный индекс), обеспечивающие нагнетательную
функцию сердца; знание методов исследования для оценки вышеперечисленных
показателей, таких как аускультация, фонокардиография, баллистография,
динамография, ультразвуковое исследование сердца.
Задание 2.
Соотнесите требования к исходному уровню знаний-умений
с Вашими знаниями-умениями. Для этого рассмотрите представленные
ситуационные тесты в формате «КРОК-І», которые включают элементы
профессиональной деятельности (модели-ситуации). Ответы проверьте по
эталонам. Если возникли трудности теоретического характера, выполните задание
3.
Задание 3.
Проработайте имеющийся информационный блок по теме и
вновь проверьте знания при решении ситуационных задач.
Информационный блок по теме «Исследование насосной функции сердца.»
Сердечный цикл и его фазовая структура.
Цикл сердечной деятельности включает систолу (греч. хузЫе —
сокращение) предсердий, систолу желудочков и общую паузу сердца. Общая
пауза — это часть сердечного цикла, когда совпадают по времени диастола (греч.
йуаз-Ые — расширение) желудочков с диастолой предсердий.
В деятельности сердца можно выделить две фазы: систола (сокращение) и
диастола (расслабление). Систола предсердий слабее и короче систолы
желудочков: в сердце человека она длится 0,1с, а систола желудочков – 0,3 с.
диастола предсердий занимает 0,7с, а желудочков – 0,5 с. Общая пауза
(одновременная диастола предсердий и желудочков) сердца длится 0,4 с. Весь
сердечный цикл продолжается 0,8с. Длительность различных фаз сердечного
цикла зависит от частоты сердечных сокращений.
Структура цикла сердечной деятельности
С и с т о л а п р е д с е р д и й —0,1с.
Систола желудочков —0,33с, она включает:
• период изгнания крови — 0,25 с (фаза быстрого изгнания — 0,12 с и фаза
медленного изгнания — 0,13 с);
• период напряжения — 0,08 с (фаза асинхронного сокращения — 0,05 с и фаза
изометрического сокращения — 0,03 с).
Общая пауза сердца—0,37с, которая включает:
• период расслабления желудочков — 0,12 с (протодиастола — 0,04 с и фаза
изометрического расслабления — 0,08 с);
21
• период наполнения желудочков кровью — 0,25 с (фаза быстрого наполнения —
0,08 с и фаза медленного наполнения— 0,17 с).
Весь цикл сердечной деятельности при частоте сокращений 75 в 1 мин
длится 0,8 с (Рис.8).
Рис.8. Фазовая структура сердечного цикла
Систола предсердий начинается после общей паузы сердца и обеспечивает
дополнительную подачу крови в желудочки (примерно '/5 от конечно-диастолического объема). Значение систолы предсердий заключается еще и в том, что
возникающее при этом давление в желудочках обеспечивает дополнительное
растяжение миокарда желудочков и последующее усиление их сокращений во
время систолы.
К началу систолы предсердий вся мускулатура предсердий и желудочков
расслаблена. Открыты атриовентри-кулярные клапаны, они провисают в
желудочки, расслаблены сфинктеры, представляющие собой кольцевую мускулатуру в области впадения вен в предсердия и выполняющие функцию клапанов. Поскольку весь рабочий миокард расслаблен, давление в полостях сердца
равно нулю. Из-за градиента давления в полостях сердца и в артериальной
системе полулунные клапаны закрыты. Возбуждение предсердий начинается в
области впадения полых вен, поэтому одновременно с сокращением рабочего
миокарда предсердий сокращается мускулатура сфинктеров в области устьев
впадающих в сердце вен: они закрываются, давление в предсердиях начинает
расти, и дополнительная порция крови поступает в желудочки. Поскольку сфинктеры закрыты, во время систолы предсердий кровь из них обратно в полые вены
не возвращается.
К концу систолы предсердий давление в левом предсердии возрастает до
10-12 мм рт. ст., в правом — до 4— 8 мм рт. ст. Такое же давление к концу
систолы предсердий создается и в желудочках. Вслед за систолой предсердий
происходит их диастола, которая длится 0,7 с. Предсердия при этом наполняются
кровью (резервуарная функция предсердий). Через 0,007 с (интерсистолический
интервал) после окончания систолы предсердий начинается систола желудочков.
Систола желудочков обеспечивает выброс крови в артериальную систему.
22
П е р и о д н а п р я ж е н и я . Фазу асинхронного сокращения обеспечивает
неодновременное возбуждение мышечных волокон сократительного миокарда
желудочков. Сокращение начинается с волокон, ближайших к проводящей системе сердца (перегородки, сосочковых мышц, верхушки желудочков). К концу
этой фазы в сокращение вовлечены все мышечные волокна, поэтому давление в
желудочках начинает быстро повышаться, вследствие чего закрываются атриовентрикулярные клапаны и начинается фаза изометрического сокращения. Сокращающиеся вместе с желудочками сосочковые мышцы натягивают сухожильные нити и препятствуют выворачиванию клапанов в предсердия. Кроме
того, эластичность и растяжимость сухожильных нитей смягчают удар крови об
атриовентрикулярные клапаны, что обеспечивает долговечность их работы. Во
время фазы изометрического сокращения давление в желудочках быстро
нарастает. Как только давление в левом желудочке окажется больше диастолического давления в аорте (70-80 мм рт. ст.), а в правом желудочке — больше диастолического давления в легочной артерии (10—12 мм рт. ст.), открываются соответствующие полулунные клапаны — начинается период изгнания.
Период и з г н а н и я . В фазу быстрого изгнания давление в левом желудочке
достигает 120—130 мм рт. ст., в правом — 25-30 мм рт. ст. В фазу медленного
изгнания давление в желудочках начинает падать. Оба желудочка сокращаются
одновременно, причем волна их сокращения возникает в верхушке сердца и
распространяется вверх, выталкивая кровь из желудочков в аорту и легочный
ствол.
В период изгнания длина мышечных волокон и объем желудочков
уменьшаются, атриовентрикулярные клапаны закрыты, так как в желудочках
давление высокое, а в предсердиях оно равно нулю. Полулунные клапаны
открыты, предсердные сфинктеры также открыты, потому что весь миокард
предсердий расслаблен, кровь заполняет предсердия. Вслед за фазой изгнания
начинается диастола желудочков, с которой частично совпадает и диастола
предсердий, поэтому данный период сердечной деятельности следует именовать
общей паузой сердца.
Общая пауза сердца н а ч и н а е т с я с протодиастолы. Она продолжается от
начала расслабления мышц желудочков до закрытия полулунных клапанов.
Давление в желудочках становится несколько ниже, чем в аорте и легочной
артерии, поэтому полулунные клапаны закрываются.
В фазу и з о м е т р и ч е с к о г о р а с с л а б л е н и я полулунные клапаны уже
закрыты, а атриовентрикулярные — еще не открыты. Поскольку расслабление
желудочков продолжается, давление в них падает, что приводит к открытию
атриовентрикулярных клапанов массой крови, накопившейся во время диастолы в
предсердиях.
Начинается п е р и о д н а п о л н е ния желудочков, которое обеспечивается
несколькими факторами, при этом взаимодействие их ускоряет расширение
желудочков.
Важную роль в расслаблении желудочков и расширении их камер играет
потенциальная энергия сил упругости сердца. Дело в том, что во время систолы
сердца сжимаются его соединительнотканный упругий каркас и три слоя
23
мышечных волокон, которые имеют различное направление в разных слоях.
Желудочек в этом отношении можно сравнить с резиновой грушей, которая
принимает прежнюю форму после того, как на нее надавили.
Расправлению желудочков способствуют: 1) скопившаяся в предсердиях
кровь, которая сразу проваливается в полости желудочков; 2) кровь, выталкиваемая предсердиями во время их систолы; 3) давление крови в коронарных артериях,
которая в это время начинает усиленно поступать из аорты в толщу миокарда
(«гидравлический каркас сердца»), поскольку миокард расслаблен, сосуды не
сдавлены.
Значение диастолы предсердий и желудочков. Обеспечивает отдых сердцу,
наполнение его камер кровью, миокард интенсивно снабжается кровью (получает
кислород и питательные вещества). Это весьма важно, так как во время систолы
коронарные сосуды левого желудочка сжимаются сокращающимися мышцами,
при этом кровоток в коронарных сосудах резко снижается (на 85 %).
В миокарде предсердий и правом желудочке кровоток постоянный (более
слабое сокращение их миокарда, низкое давление в полостях).
Ритм сердца и факторы, влияющие на него. Ритм сердца, т. е. количество
сокращений в 1 мин, зависит главным образом от функционального состояния
блуждающих и симпатических нервов.
При возбуждении симпатических нервов частота сердечных сокращений
возрастает. Это явление носит название тахикардии. При возбуждении
блуждающих нервов частота сердечных сокращений уменьшается —
брадикардия.
На ритм сердца влияет также состояние коры головного мозга: при
усилении торможения ритм сердца замедляется, при усилении возбудительного
процесса стимулируется. Ритм сердца может изменяться под влиянием гуморальных воздействий, в частности температуры крови, притекающей к сердцу.
В опытах было показано, что местное раздражение теплом области правого
предсердия (локализация ведущего узла) ведет к учащению ритма сердца при
охлаждении этой области сердца наблюдается противоположный эффект.
Местное раздражение теплом или холодом других участков сердца не отражается
на частоте сердечных сокращений.
Однако оно может изменить скорость проведения возбуждений по
проводящей системе сердца и отразиться на силе сердёчных сокращений. Частота
сердечных сокращений у здорового человека находится в зависимости от
возраста. Эти данные представлены в табл.4.
Таблица 4
Возрастные изменения частоты сердечных сокращений
у здорового человека
24
Возраст, годы
Новорожденные
До 5
5—10
10—15
15—60
Количество сердечных
сокращений в мин.
120—140
130
88
78
68—72
Верхушечный толчок – это механическое явление, сопровождающее
деятельность сердца и образованное частью левого желудочка. Характеризуется его
локализацией, силой и площадью, которые определяются при пальпации. Усиление
верхушечного толчка свидетельствуют о гипертрофии левого желудочка, а его
смещение влево и увеличение площади (разлитой верхушечный толчок) – о
тоногенной или миогенной дилатации левого желудочка.
Аускультация — выслушивание тонов сердца на поверхности грудной
клетки. Тоны сердца — это звуки, возникающие при работе сердца. Различают
четыре тона (I, II, III, IV) различной высоты (15—400 Гц) и громкости.
Выслушивают обычно I и II тоны. Все тоны можно зарегистрировать с помощью
фонокардиографа.
I тон (глухой, протяжный, низкий) возникает в начале систолы
желудочков, поэтому его называют также систолическим. Главная причина его
возникновения — захлопывание атриовентрикулярных клапанов и возникающие
при этом вибрации их туго натянутых створок, сухожильных нитей, массы крови
в полостях желудочков, их стенок и ближайших сосудов. Эти вибрации
передаются на окружающие ткани и грудную клетку, с поверхности которой они
могут выслушиваться. I тон, связанный с закрытием двустворчатого клапана,
выслушивают в области верхушки сердца в пятом межреберье слева от
среднеключичной линии; I тон, возникающий при закрытии трехстворчатого
клапана, выслушивают у основания мечевидного отростка.
II тон (высокий, кратковременный) возникает при захлопывании
полулунных клапанов аорты и легочной артерии и в результате вибрации их
стенок и крови. II тон, отражающий, в основном, захлопывание аортального
клапана, выслушивают во втором межреберье справа; II тон, в котором больше
представлен звук захлопывания легочного клапана, выслушивают во втором
межреберье слева от грудины.
III и IV тоны в норме, как правило, не выслушиваются, но обычно
регистрируются на фонокардио грамме.
Фонокардиография (ФКГ) — это методика регистрации тонов сердца с
поверхности грудной клетки. Для регистрации фонокардиограммы используют
микрофон, который прикладывают к грудной клетке в месте, где лучше
выслушиваются тоны сердца. Звуковые колебания преобразуются в
25
электрические, усиливаются и подаются на регистратор — фонокардиограф.
Соотношение зубцов ЭКГ и ФКГ представлено на Рис. 9.
Рис. 9. Соотношение зубцов ЭКГ и тонов сердца при их синхронной регистрации
(НУ, ФКГ)
Ультразвуковое исследование (УЗИ) сердца впервые было применено в 1950
г. Для исследования внутренних органов используется ультразвук частотой 2— 3
мГц; он проходит через ткани с огромной скоростью — 1540 м/с, благодаря чему
не повреждает их. Часть ультразвуковых волн отражается от тканей (на границе
двух сред с различной плотностью) и фиксируется на экране осциллографа в виде
свечения различной яркости.
Это позволяет оценивать состояние клапанного аппарата сердца
(вальвулография), регистрировать сократительную способность сердечной
мышцы, геометрические параметры сердца, его полостей, отдельных участков
сердечной стенки, рассчитать индекс выброса.
Ангиокардиография — рентгенологический метод исследования полостей
сердца и магистральных сосудов при введении в кровь рентгеноконтрастных
веществ; позволяет судить о сократительной функции сердца, об объеме полостей
сердца, просвете сосудов, толщине стенок сердца, о наличии пороков сердца.
Показатели сердечной деятельности.
Показателями работы сердца являются систолический и минутный объем
сердца.
Систолический или ударный, объем сердца — это количество крови, которое
сердце выбрасывает в соответствующие сосуды при каждом сокращении.
Величина систолического объема зависит от размеров сердца, состояния
миокарда и организма.
У взрослого здорового человека при относительном покое систолический
объем каждого желудочка составляет приблизительно 70—80 мл. Таким образом,
при сокращении желудочков в артериальную систему поступает 120—160 мл
крови.
Минутный объем сердца — это количество крови, которое сердце
выбрасывает в легочный ствол и аорту за 1 мин. Минутный объем сердца — это
произведение величины систолического объема на частоту сердечных
сокращений (ЧСС) в 1 мин. В среднем минутный объем составляет 3-5 л.
26
Систолический и минутный объем сердца характеризует деятельность всего
аппарата кровообращения.
Исследования сердечных объемов крови
Систолический объем крови (СОК), систолический выброс (СВ) — это
количество крови, выбрасываемое левым желудочком в аорту за одно
сокращение. Зависит от силы сокращений сердца и составляет 65-70 мл при
частоте сердечных сокращений (ЧСС) 70 ударов в минуту.
Минутный объем крови (МОК), минутный выброс (МВ) — это
количество крови, выбрасываемое сердцем в аорту в течение одной минуты. МВ
является самым надежным критерием эффективности деятельности сердца.
Правый желудочек выбрасывает такое же количество крови в легочную артерию,
как левый — в аорту. Малейшие отклонения от этого соответствия привели бы к
нарушению кровообращения, поскольку большой и малый круг кровообращения
— это единый круг. В состоянии покоя МВ колеблется в пределах 4-6 л при ЧСС
70 ударов в минуту (чаще называют цифры 5-5,5 л); он прямо пропорционально
зависит от массы тела, и обратно пропорционально – от систолического объема
крови и частоты сердечных сокращений. Величина МВ может существенно
изменятся при изменении венозного возврата крови к сердцу. При большой
физической нагрузке МВ может возрастать до 25—30 л/мин, у спортсменов — до
35-40 л/мин, т.е. увеличивается в 5—7 раз. Если определен МВ, то СВ
рассчитывают путем деления МВ на число сокращений сердца в минуту; в покое
СВ составляет 65—75 мл.
Однако в покое не вся кровь, накопившаяся в каждом из желудочков к
концу их диастолы (конечно-диастолический объем, 130—150мл), выбрасывается
сердцем: около 50% крови остается в желудочке (конечно-систолический объем).
При увеличении силы сокращений сердце выбрасывает значительно больше
крови — дополнительную порцию выбрасываемой при этом крови называют
резервным объемом. Часть крови, остающаяся в желудочке после максимального
его сокращения, называется остаточным объемом. Резервный и остаточный
объемы составляют примерно по 30—40 мл. Резервный объем свидетельствует о
том, что сила сердечных сокращений в покое не является максимальной, и о
возможном увеличении СВ согласно потребностям организма.
Конечно-систолический объем — это сумма резервного и остаточного
объемов. При увеличении силы сердечных сокращений конечно-систолический
объем уменьшается и приближается к величине остаточного объема. При
максимальной силе сокращения конечно-систолический объем представляет
собой уже остаточный объем — все резервы сердца по увеличению выброса
крови за счет повышения силы сокращений исчерпаны. Однако параллельно может
увеличиваться и частота сокращений. Частота и сила сердечных сокращений
(точнее, СВ) являются непосредственными факторами, влияющими на МВ.
Наиболее точным методом определения МВ является метод Фика
(1870). Сначала определяют потребленный организмом кислород за 1 мин. Затем
рассчитывают, какой объем крови необходим для доставки к тканям организма
такого количества кислорода. Например, человек потребил 250 мл 0 2 за 1 мин.
27
Содержание 02 в артериальной крови — 195 мл/л, содержание 02 в венозной крови
— 150 мл/л. Артериовенозная разница по 02 равна: 195 — 150 = 45 мл.
1 л крови — 45 мл O2;
Х(МВ) л крови — 250 мл O2;
МВ = 250/45 = 5,555 л.
Индексы, характеризующие работу сердца
С е р д е ч н ы й и н д е к с (СИ) представляет собой отношение МОК (МВ)
к площади поверхности тела (S). Он составляет 3—4 л/мин/м2. Показатель введен
из-за вариабельности МВ у разных лиц и является одним из вариантов выражения
МВ:
СИ 

МВ
л / м 2 / мин
S

Болем эффективно увеличение показателей МОК (МВ) и СИ
осуществляется за счет увеличения силы сокращения сердца. Так, при адаптации
к физическим нагрузкам происходит функциональная гипертрофия сердца,
которая зачастую развивается у спортсменов и характеризуется снижением ЧСС
(брадикардией).
И н д е к с к р о в о с н а б ж е н и я (ИК) отражает отношение МОК (МВ) в
миллиметрах к массе тела (МТ) в килограммах:
ИК 
МВ
мл / кг / мин
МТ
В норме индекс составляет около 70 мл/кг/мин.
И н д е к с в ы б р о с а (менее точное название — фракция выброса) —
отношение СВ к конечно-диастолическому объему. В норме в состоянии покоя
индекс выброса составляет около 0,5.
Обеспечение сердечной деятельности.
Работа сердца в большей степени зависит от его кровоснабжения.
Сердечный кровоток не стационарный и осуществляется преимущественно в
систолу. Энергетические потребности сердца обеспечиваются аэробными
процессами расщепления целого ряда субстратов. Главная опасность для
нормальной работы сердца состоит в возможном дефиците кислорода (гипоксии и
аноксии).
Гипоксемия, гиперкапния и ацидоз угнетают сердечную деятельность,
что проявляется в непосредственной реакции кардиомиоцитов вне зависимости от
рефлекторных механизмов. В условиях аноксии – прекращается поступление
28
кислорода к кардиомиоцитам, в результате чего снижается частота и сила
сердечных сокращений, через 6-10 минут происходит остановка сердца, а через
30 минут возникают необратимые изменения в сердце.
Ситуационные тесты по изученной теме
1. Для аускультации тонов сердца пользуются точками акустической проекции
клапанов в предсердной области. Какая из ниже приведенных точек является
местом наилучшего выслушивания трёхстворчатого клапана?
А. II-е межреберье слева у края грудины
В. У основания мечевидного отростка
С. V-е межреберье на верхушке сердца
D. II-е межреберье справа у края грудины
E. III-е межреберье справа - точка Боткина
2. При аускультации сердца у пациента отмечается изменение I-го тона.
Органические изменения каких структур сердца могут вызвать указанные
явления?
А. Клапанов аорты
В. Митрального клапана
С. Трикуспидального отверстия
D. Трёхстворчатого клапана
E. Клапанов легочной артерии
3. Мышечный фактор является одним из компонентов, участвующих в
формировании звуковых явлений в сердце. В каком из перечисленных тонов он
практически не участвует?
А. IV - м
В. III - м
С. I - м
D. V - м
E. II - м
4. Для установления диагноза заболеваний сердца в клинической практике
широко используется аускультация. При этом важно умение отличить I-й тон от
II-го. Какая из приведенных характеристик отражает I-й тон?
А. Продолжительный, низкий, приглушенный
В. Короткий, низкий, приглушенный
С. Короткий, высокий, звонкий
D. Продолжительный, низкий, звонкий
E. Продолжительный, высокий, приглушенный
5. При использовании в хирургической практике дефибрилляции для
восстановления сердечной деятельности необходимо, чтобы электрический
разряд не совпадал с абсолютной рефрактерностью миокарда. Какому периоду
работы сердца присуще это свойство?
29
А.
В.
С.
D.
E.
Систоле желудочков
Началу диастолы
Общей паузе
Середине диастолы
Концу диастолы
6. Для аускультации тонов сердца пользуются точками акустической проекции
клапанов в предсердной области. Какая из перечисленных точек является местом
наилучшего выслушивания клапанов аорты?
А. V-е межреберье на верхушке сердца
В. III-е межреберье справа - точка Боткина
С. II-е межреберье справа у края грудины
D. У основания грудины
E. IV-е межреберье слева у края грудины
7. Звуковые явления (тоны сердца) возникают в различные периоды сердечного
цикла. Какая из перечисленных фаз является необходимой для возникновения I-го
тона?
А. Изометрического расслабления
В. Медленного изгнания крови
С. Асинхронного сокращения
D. Быстрого изгнания крови
E. Изометрического сокращения
8. У больного сужение митрального отверстия вызывает изменение звучания I-го
тона на верхушке сердца. Что из перечисленного может быть объяснением
развития указанного симптома?
А. Недостаточный венозный приток к сердцу
В. Уменьшение амплитуды митрального клапана
С. Недостаточное наполнение левого желудочка
D. Переполнение кровью левого желудочка
E. Недостаточное наполнение левого предсердия
9. Для установления диагноза заболеваний сердца в клинической практике
широко используется аускультация. При этом важно умение отличить I-й тон от
II-го. Какая из приведенных характеристик отражает II-й тон?
А. Продолжительный, низкий, приглушенный
В. Короткий, низкий, приглушенный
С. Продолжительный, высокий, приглушенный
D. Продолжительный, низкий, звонкий
E. Короткий, высокий, звонкий
10. Для аускультации тонов сердца пользуются точками акустической проекции
клапанов в предсердной области. Какая из ниже перечисленных точек является
местом наилучшего выслушивания митрального клапана?
30
А.
В.
С.
D.
Е.
У основания мечевидного отростка
V-е межреберье на верхушке сердца
III-е межреберье справа - точка Боткина
II-е межремерье справа у края грудины
II-е межреберье слева у края грудины
11. Звуковые явления (тоны сердца), сопровождающие сердечный цикл, можно
зарегистрировать в виде кривых. Каким из перечисленных методов необходимо
воспользоваться для этой цели?
А. Фонокардиографией
В. Электрокардиографией
С. Эхокардиографией
D. Баллистокардиографией
Е. Динамокардиографией
12. При обследовании кардиологического больного установлено снижение
напряжения кислорода в сердечной мышце. Какой из перечисленных методов был
использован в этом случае?
А. Электрокардиография
В. Полярография
С. Резистография
D. Коронарография
Е. Кардиография
13. В сфигмограмме регистрируются элементы, обусловленные колебанием
артериального
давления в аорте в процессе сердечного цикла. Что из
перечисленного вызывает формирование «анакроты»?
А. Повышением давления при закрытии полулунных клапанов
В. Повышением давления в период систолы
С. Повышением давления в период диастолы
D. Снижением давления в период систолы
Е. Снижением давления в период диастолы
14. Звуковые явления (тоны сердца) формируются в различные фазы сердечного
цикл. В какую из них формируется II-й тон?
А. Протодиастолическая
В. Пресистола
С. Изометрического расслабления
D. Быстрого наполнения
Е. Медленного наполнения
15. В острой стрессовой ситуации в организме человека происходит изменение
объёма циркулирующей крови в сосудистой системе. Как в этой ситуации
изменится объём депонированной крови?
А. Увеличится
31
В.
С.
D.
Е.
Уменьшится
Увеличится на 20 %
Не изменится
Увеличится на 10 %
16. У человека отмечается положительный баланс натрия в результате
избыточного потребления соли с пищей, что сопровождается развитием
гипертензии. Какой фактор формирования кровяного давления становится
ведущим в развитии этого состояния?
А. Уменьшение объёма циркулирующей крови
В. Увеличение частоты сердечных сокращений
С. Периферическое сосудистое сопротивление
D. Увеличение объёмности скорости кровотока
Е. Увеличение диуреза
Ситуационные задачи по изученной теме
1. За 10 минут человек поглотил 5600 мл кислорода. Определение количества
кислорода в крови показало, что в артериальной крови его содержание равно 200
мл в 1 л, а в венозной – 120 мл в 1 л крови. Определите ударный объем сердца,
если частота сердцебиений 75 ударов в минуту.
Ответ: Ударный объем сердца (УОС) равен минутному объему кровотока
(МОК), деленному на частоту сердцебиений (ЧСС). МОК определяется по
методу Фика как отношение количества поглощенного в минуту кислорода в мл к
артериовенозной разнице кислорода в мл. В данном случае МОК равен 7 л, УОС –
93,5 мл.
2. Как изменится ударный объем сердца и длительность фазы медленного
наполнения кровью желудочков, если частота сердцебиений увеличится в 1,5
раза?
Ответ: Длительность фазы медленного наполнения уменьшится примерно
на такую же величину. Ударный объем может остаться прежним.
3. Какой фазе сердечной деятельности соответствует фазе в левом желудочке 50
мм рт.ст.?
Ответ: Фаза изометрического сокращения или фаза изометрического
расслабления.
4. До выполнения работы при частоте сокращения сердца в 70 ударов в минуту
минутный объем крови (МОК) составлял 5 л. Чему будет равен МОК, если во
время ударной работы ударный объем сердца (УОС) увеличится на 20%, а частота
сердцебиений – на 100%?
Ответ: УОС =МОК:ЧСС. До работы УОС=71,5 мл. Во время работы он
стал равен 86 мл. ЧСС возросла до 140. В этих условиях МОК=12,1 л.
32
5. При интенсивной физической работе ЧСС значительно увеличивается, однако
МОК при этом может уменьшиться. Почему?
Ответ: МОК равен произведению ЧСС и УОС. У нетренированных людей
при значительном росте ЧСС ударный объем сердца (УОС) может снизиться
настолько, что это приводит к падению МОК.
Эталоны ответов к ситуационным тестам
№ Дистрак № Дистрак № Дистрак № Ди
тес
тор
тес
тор
тес
тор
тес стр
та
та
та
та акт
ор
В
А
Е
В
1
5
9
13
В
С
В
А
2
6
10
14
Е
Е
А
В
3
7
11
15
А
С
В
Д
4
8
12
16
Практическое занятие №7
Тема: Исследование регуляции деятельности сердца.
33
Актуальность темы. Сердце очень быстро реагирует на эмоциональное
физическое перенапряжение, связанное с изменениями внешней и внутренней
среды организма, с трудовой деятельностью, занятиями спортом, в отличие от
других внутренних органов, со стороны которых они не являются такими
быстрыми. Основными механизмами регуляции деятельности сердца, как любого
мышечного органа, являются миогенный (саморегуляторные механизмы),
нервный и гуморальный.
Цели изучения темы:
 Анализировать регулируемые параметры деятельности сердца, как насосная
и делать выводы о механизме ее регуляции.
 Анализировать возрастные изменения параметров работы сердца и делать
заключения о насосной функции сердца.
Обеспечение исходного уровня знаний
Цель (общая): уметь оценить и анализировать регулируемые параметры
сердечной деятельности и их возрастные изменения, регуляторные механизмы
сердца, законы регуляции сердечной деятельности и их влияние на насосную
функцию сердца.
Конкретные цели: знать регуляторные механизмы сердечной деятельности
(саморегуляции, экстракардиальной регуляции, нервной и гуморальной
регуляции); основные законы регуляции сердечной деятельности (закон ФранкаСтарлинга, закон Боудича, закон Анрепа); механизмы влияний вегетативной
нервной системы на деятельность сердца; механизмы влияний эндокринной
системы на деятельность сердца; механизмы влияний ионного состава плазмы
крови на деятельность сердца.
Исходный уровень знаний-умений
 уметь пояснять регуляторные механизмы сердца, законы регуляции сердечной
деятельности и их влияние на насосную функцию сердца.
 трактовать механизмы влияний вегетативной нервной системы и эндокринной
системы на деятельность сердца, а также интерпретировать механизмы
влияний ионного состава плазмы крови на деятельность сердца.
Содержание учебного материала
I. Перечень теоретических вопросов темы.
II. Источники учебной информации.
III. Ориентировочная основа действий.
34
I. Перечень теоретических вопросов темы
 регуляторные
механизмы
сердечной
деятельности
(саморегуляции,
экстракардиальной регуляции, нервной и гуморальной регуляции);
 основные законы регуляции сердечной деятельности (закон Франка-Старлинга,
закон Боудича, закон Анрепа);
 механизмы влияний вегетативной нервной системы на деятельность сердца;
 механизмы влияний эндокринной системы на деятельность сердца;
 механизмы влияний ионного состава плазмы крови на деятельность сердца.
II. Источники учебной информации
1. Физиология человека / Под ред. Г.И. Косицкого. – М.: Медицина, 1985. – С.
229-232.
2. Нормальна фізіологія / За ред. В.І. Філімонова. – К: Здоров’я, 1994. – С. 253258.
3. Физиология человека / Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса: В 3 т. – М.: Мир, 1996,
Т.2 – гл. 29. – С. 420-422.
4. Физиология человека / Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько: В 2 Т. – М.:
Медицина, 1998. – Т 1, гл. 10 – С.289-291.
5. Агаджанян Н.А., Тель Л.З., Циркин В.И., Чеснокова С.А. - Физиология
человека: - СПб.: Сотис, 1998. – С. 173-179.
6. Физиология человека / Под ред. В.М. Смирнова – М.: Медицина, 2002. – С. 209217.
7. Физиология человека / Под ред. Вильям Ф. Ганонг: Пер. с англ. – Львов: Бак2002. С. 473-500.
8. Агаджанян Н.А., Смирнов В.М. – Нормальная физиология: – М.: ООО
«Медицинское информационное агентство», 2007. – С. 260-311.
III. Ориентировочная основа действий
Задание
1.
Цель самоподготовки – знать и уметь анализировать
регулируемые параметры сердечной деятельности и их возрастные изменения,
регуляторные механизмы сердца, законы регуляции сердечной деятельности и их
влияние на насосную функцию сердца.
Задание 2.
Соотнесите требования к исходному уровню знаний-умений
с Вашими знаниями-умениями. Для этого рассмотрите представленные
ситуационные тесты в формате «КРОК-І», которые включают элементы
профессиональной деятельности (модели-ситуации). Ответы проверьте по
35
эталонам. Если возникли трудности теоретического характера, выполните задание
3.
Задание 3.
Проработайте имеющийся информационный блок по теме и
вновь проверьте знания при решении ситуационных задач.
Информационный блок по теме
«Исследование регуляции деятельности сердца».
Регуляция сердечной деятельности предполагает четкое взаимодействие
его отделов, тонкое приспособление к запросам системы кровообращения и
организма в целом. Сердце приспосабливается к колебаниям венозного возврата и
системного сосудистого сопротивления (давление в аорте). При этом
обеспечивается выбрасывание одинакового количества крови левым и правым
желудочками сердца.
Если выброс крови правым желудочком будет больше левого на 2 %, то в
течение нескольких минут может развиться отек легких.
Саморегуляторные механизмы сердечной деятельности.
І. Миогенные механизмы – это механизмы, которые обеспечивают
соответствие сердечного выброса венозному возврату и его постоянство при
изменении давления в аорте. К этим механизмам относятся: гетерометрическая и
гомеометрическая саморегуляция сердечной деятельности (СД).
А. Гетерометрическая саморегуляция сердечной деятельности –
этот вид саморегуляции обеспечивает изменение работы сердца при
действии внешних факторов, меняющих длину сердечной мышцы. Она
обеспечивает соответствие сердечного выброса венозному возврату.
Механизм гетерометрической саморегуляции состоит в том, что при
растяжении мышцы увеличивается количество свободных активных
центров актина и улучшаются условия электромеханического сопряжения.
Увеличению силы сокращений сердца при увеличении растяжения его
стенок
способствует
и
дополнительный
выход
Са2+
из
саркоплазматический ретикулуум (СПР), а также эластические растянутые
элементы. Кальций увеличивает число миозиновых мостиков,
взаимодействующих с нитями актина. Растяжение любой мышцы ведет к
усилению сокращения также благодара увеличению поверхности контакта
митохондрий миофибриллами и ускорению поступления АТФ в миоциты.
Доказана в эксперименте Франком (на сердце лягушки) и Старлингом
(на сердечно-легочном препарате сердца собаки). Закон ФранкаСтарлинга: сила сокращения сердца в систолу пропорциональна его
наполнению в диастолу, или сила сокращения волокон миокарда является
функцией от их конечнодиастолической длины. Значение механизма
Франка-Старлинга заключается в усилении сердечной деятельности в
случае увеличения притока крови к сердцу (преднагрузки).
36
В условиях физиологической нормы сердце работает в режиме
верхней трети восходящей части кривой «длина – сила сокращения». При
патологии (сердечная недостаточность) кривая «длина – сила сокращения»
смещается влево. В целостном организме это приводит к тому, что
растяжение желудочков при наполнении сердца может вызвать снижение
силы сокращения и величины систолического объема (Рис.10).
Рис.10. Зависимость силы сокращения сердца от длины
миокарда
Нормальное сердце человека увеличивает силу сокращения при
нарастании давления в левом желудочке до 120-140 мм рт.ст. При
сердечной недостаточности наблюдали снижение сердечного выброса при
достижении давления в 20 мм рт.ст.
Б. Гомеометрическая саморегуляция – это вид саморегуляции при
котором изменения силы сокращения сердца не связаны с изменением
длины сердечной мышцы, обеспечивает постоянство сердечного выброса
при изменении давления в аорте. В эксперименте доказано, что
повышение давления в аорте приводит к увеличению силы сокращения
сердца (эффект Анрепа). Уменьшение давления приводит к обратному
эффекту.Данный эффект проявляется не сразу, а после нескольких систол,
сохраняется при нормальном поступлении крови в коронарные артерии,
достаточном количестве АТФ в мышце сердца. Полагают, что увеличение
давления в сосудах сердца способствует
улучшению метаболизма
миокарда и, как следствие, увеличению силы сокращений. «Лестница
Боудича»
демонстрирует,
что
при
ритмической
стимуляции
остановившегося сердца сила сокращений в определенных пределах
нарастает. В основе механизма «лестницы Боудича» лежит увеличение
концентрации внутриклеточного кальция и, соответственно, улучшение
электромеханического сопряжения (Рис.11).
37
Рис.11. Феномен Боудича («лестница Боудича»)
II. Интракардиальные рефлексы характеризуются тем, что рецепторы и
центральная часть рефлекторной дуги расположены в сердце. Эти рефлексы
усиливают механизмы миогенной саморегуляции и направлены, как на
соответствие сердечного выброса венозному возврату, так и на соответствие в
работе разных отделов сердца.
Саморегуляторные миогенные механизмы и интракардиальные рефлексы
обеспечивают эффективную регуляцию органа. Благодаря их существованию
становится возможной пересадка сердца, т.к. трансплантат может эффективно
функционировать, приспосабливаться к изменениям венозного возврата и
сопротивлению сердечного выброса.
Увеличение сопротивления выбросу из левого желудочка приводит к
рефлекторному усилению сокращений правого. Эти рефлексы обеспечивают не
только увеличение силы сокращений, но изменяют и возбудимость, и
проводимость соответствующих отделов сердца. Рефлекторный характер реакций
доказывается устранением эффекта при обработке новокаином и аноксии.
Миогенные механизмы очень чувствительны. Реакция изменения сердечного
выброса проявляется при изменении объема циркулирующей крови (ОЦК) на 12%. Рефлекторные механизмы срабатывают при увеличении (ОЦК) на 5-10%.
Всвязи с этим механизмы миогенной регуляции считают ведущими в реакциях
сердца на снижение венозного возврата при ортостатической реакции
(отрицательный инотропный эффект) и увеличение при работе скелетных мышц
(положительный инотропный эффект).
Экстракардиальная регуляция сердечной деятельности
Экстракардиальные рефлексы являются вспомогательными в регуляции
сердечной деятельности и обеспечивают регуляцию сердца в соответствии с
запросами сердечно-сосудистой системы и организма в целом.
38
І. Собственные рефлексы обеспечивают регуляцию деятельности сердца как
части системы кровообращения. Могут быть условнорефлекторными.
Замыкаются на уровне низших вегетативных центров (спинной мозг, ствол мозга).
А. Рефлексы при раздражении отделов сердца:
 Рефлекс Бейнбриджа: рефлексогенная зона данного рефлекса
локализуется в области правого предсердия и полых вен,
афферентная импульсация от которой возрастает при увеличении
давления. Эфферентное возбуждение поступает от ядер
симпатических нервов сердца. Эффекторная реакция этого рефлекса
проявляется в увеличении частоты и силы сердечных сокращений.
 Рефлекторная брадикардия в ответ на механическое раздражение
перикарда и эпикарда, а также на повышение давления в коронарной
артерии.
Б.Рефлексы, возникающие при раздражении барорецепторов дуги
аорты и каротидного синуса:
 При увеличении внутрисосудистого давления возбуждаются баро- и
прессорецепторы, которые реагируют на растяжение сосудистой
стенки, в результате чего усиливается афферентная импульсация с
данных рефлексогенных зон, при этом работа сердца уменьшается, а
сердечный выброс нормализуется. Афферентные волокна от
каротидного синуса идут в составе языкоглоточного нерва в
продолговатый мозг, а от рецепторов дуги аорты – в составе вагуса,
при этом афферентная импульсация идет постоянно, обеспечивая
тонус ядер вагуса и его тоническое тормозное влияние на сердечную
деятельность.
 Диафферентация аортального тельца и каротидного синуса приводит
к увеличению артериального давления и дестабилизации сердечного
ритма.
В.Рефлексы, возникающие при раздражении хеморецепторов
аортальной и каротидной зон:
 Менее специфичны для регуляции сердечной деятельности.
 На изменения pH и pCO2 они реагируют меньше
 В ответ на гипоксемию рефлекторно увеличивается частота
сердечных сокращений.
II. Сопряженные рефлексы обеспечивают одновременную регуляцию
нескольких вегетативных функций. Могут быть условнорефлекторными.
Замыкаются на уровне высших вегетативных центров (лимбической системы
головного мозга и гипоталамуса).
 Рефлекс Данини-Ашнера (глазо-сердечный рефлекс): сущность
данного рефлекса заключается в том, что при надавливании на
глазные яблоки снижается частота сердечных сокращений.
 Рефлекс Гольца: заключается в рефлекторном снижении частоты
сердечных сокращений в ответ на механическое раздражение
39
брюшины и внутренних органов брюшной полости (надавливание
или удар в область солнечного сплетения).
 Рефлекс на резкое охлаждение лица: заключается в том, что
погружение лица в холодную воду приводит к снижению частоты
сердечных сокращений на 40-50 % от показателей нормокардии.
Изменение работы сердца происходит при раздражении и как
Холодовых, так и тепловых экстеро- и интерорецепторов.
 Рефлекторное снижение ЧСС может возникать в результате
раздражения воздухоносных путей аммиаком и табачным дымом.
 Рефлекторное увеличение ЧСС
возникает при развитии
дыхательной аритмии у молодых людей, которая связана с
изменением тонуса ядер вагуса в разные фазы дыхательного цикла, а
также при интенсивной физической нагрузке .
Нервная регуляция деятельности сердца.
Влияние нервной системы на деятельность сердца осуществляется за счет
блуждающих и симпатических нервов. Эти нервы относятся к вегетативной
нервной системе.
Блуждающие нервы идут к сердцу от ядер, расположенных в продолговатом
мозге на дне IV желудочка. Преганглионарные волокна прерываются в
интрамуральных ганглиях сердца. Иннервируют преимущественно водители
ритма и предсерия.
Симпатические нервы подходят к сердцу от ядер, локализованных в боковых
рогах спинного мозга (I—V грудные сегменты). Преганглионарные волокна
прерываются в шейном и верхнем грудных симпатических узлах. Иннервируют
преимущественно миокард желудочков.
Блуждающие и симпатические нервы оканчиваются в синоаурикулярном и
атриовентрикулярном узлах, также в мускулатуре сердца. В результате при
возбуждении
этих
нервов
наблюдаются
изменения
в
автоматии
синоаурикулярного узла, скорости проведения возбуждения по проводящей
системе сердца, в интенсивности сердечных сокращений.
Слабые раздражения блуждающих нервов приводят к замедлению ритма
сердца и снижению силы сердечных сокращений, сильные - обусловливают
остановку сердечных сокращений. После прекращения раздражения блуждающих
нервов деятельность сердца может вновь восстановиться.
При раздражении симпатических нервов происходит учащение ритма сердца
и увеличивается сила сердечных сокращений, повышается возбудимость и тонус
сердечной мышцы, а также скорость проведения возбуждения.
Тонус центров сердечных нервов. Центры сердечной деятельности,
представленные ядрами блуждающих и симпатических нервов, всегда находятся в
состоянии тонуса, который может быть усилен или ослаблен в зависимости от
условий существования организма.
Тонус центров сердечных нервов зависит от афферентных влияний, идущих
от механо- и хеморецепторов сердца и сосудов, внутренних органов, рецепторов
40
кожи и слизистых оболочек. На тонус центров сердечных нервов оказывают
воздействие и гуморальные факторы.
Есть и определенные особенности в работе сердечных нервов. Одна из них
проявляется в том, что при повышении возбудимости нейронов блуждающих
нервов снижается возбудимость ядер симпатических нервов. Такие
функционально взаимосвязанные отношения между центрами сердечных нервов
способствуют лучшему приспособлению деятельности сердца к условиям
существования организма.
Влияние коры головного мозга на деятельность сердца. Кора головного
мозга регулирует и корригирует деятельность сердца через блуждающие и
симпатические нервы. Доказательством влияния коры головного мозга на
деятельность сердца является возможность образования условных рефлексов.
Условные рефлексы на сердце достаточно легко образуются у человека, а также у
животных.
Можно привести пример опыта с собакой. У собаки образовывали условный
рефлекс на сердце, используя в качестве условного сигнала вспышку света или
звуковое раздражение. Безусловным раздражителем являлись фармакологические
вещества (например, морфин), типично изменяющие деятельность сердца. Сдвиги
в работе сердца контролировали путем регистрации ЭКГ. Оказалось, что после
20—30 инъекций морфина комплекс раздражения, связанных с введением этого
препарата (вспышка света, лабораторная обстановка и т. д.), приводил к условнорефлекторной брадикардии. Замедление ритма сердца наблюдалось и тогда, когда
животному вместо морфина вводили изотонический раствор хлорида натрия.
У человека различные эмоциональные состояния (волнение, страх, гнев,
злость, радость) сопровождаются соответствующими изменениями в
деятельности сердца. Это также свидетельствует о влиянии коры головного мозга
на работу сердца.
Гуморальные влияния на деятельность сердца.
Гуморальные влияния на деятельность сердца реализуются гормонами,
некоторыми электролитами и другими высокоактивными веществами,
поступающими в кровь и являющимися продуктами жизнедеятельности многих
органов и тканей организма.
Ацетилхолин и норадреналин — медиаторы нервной системы — оказывают
выраженное влияние на работу сердца. Действие ацетилхолина неотделимо от
функций парасимпатических нервов, так как он синтезируется в их окончаниях.
Ацетилхолин уменьшает возбудимость сердечной мышцы и силу ее сокращений.
Важное значение для регуляции деятельности сердца имеют катехоламины,
к которым относятся норадреналин (медиатор) и адреналин (гормон).
Катехоламины увеличивают силу и частоту сердечных сокращений. Они
оказывают на сердце влияние, аналогичное воздействию симпатических нервов.
Катехоламины стимулируют обменные процессы в сердце, повышают расход
энергии и тем самым увеличивают потребность миокарда в кислороде.
41
Адреналин одновременно вызывает расширение коронарных сосудов, что
способствует улучшению питания сердца. Для него характерен центральный
эффект – это увеличение тонуса ядер вагуса с последующим снижением ЧСС.
В регуляции деятельности сердца особо важную роль играют гормоны коры
надпочечников и щитовидной железы. Гормоны коры надпочечников —
минералокортикоиды — увеличивают силу сердечных сокращений миокарда.
Глюкокортикоиды усиливают работу сердца за счет активации ферментных
систем кардиомиоцитов и усиления эффекта катехоламинов (адреналина и
норадреналина).
Гормон щитовидной железы — тироксин — повышает обменные процессы
в сердце и увеличивает его чувствительность к воздействию симпатических
нервов, а также увеличивает чувствительность адренорецепторов и ЧСС.
Глюкагон, ангиотензин и серотонин – увеличивают силу сердечных
сокращений.
Влияние изменений соотношения концентраций K+ и Ca2+ на сердечную
деятельность.
І. Влияние изменений соотношения концентраций K+ сердечную
деятельность:
 Небольшое увеличение концентрации K+ вызывает деполяризацию и
увеличение возбудимости кардиомиоцитов;
 Значительный избыток катионов K+ (может поступать в кровеносное
русло при массивном разрушении тканей) вызывает стойкую
деполяризацию кардиомиоцитов с последующим увеличением
проницаемости клеточной мембраны для калия и усилением его
реполяризующего тока, в результате чего снижаются возбудимость и
проводимость, вплоть до остановки сердца в фазе диастолы;
 Дефицит K+ во внеклеточной жидкости приводит к вымыванию его
из внутриклеточной среды, который влечет за собой снижение силы
сердечных сокращений и ЧСС, вплоть до остановки сердечной
деятельности.
ІІ. Влияние изменений соотношения концентраций Ca2+ сердечную
деятельность:
 Избыток Ca2+ во внеклеточной жидкости вызывает увеличение силы
сокращения сердца;
 Передозировка Ca2+ приводит к остановке сердца в фазе систолы.
42
Ситуационные тесты по изученной теме
1. Частота сердечных сокращений у новорожденных детей выше, чем у взрослого
человека почти в два раза и составляет 120-140 в 1 минуту. Чем объясняется это
явление?
А. Выраженным центральным тонусом блуждающих нервов
В. Слабым тонусом симпатических нервов
С. Отсутствием вагального тонуса
D. Высоким тонусом парасимпатических нервов
E. Тормозящим влиянием ретикулярной формации
2. После введения адреналина в сердечную мышцу больного с острой сердечной
недостаточностью отмечается значительное повышение частоты сердечных
сокращений. С какими рецепторами взаимодействует адреналин, вызывающий
указанные сдвиги?
А.  - адренорецепторы
В. Холинорецепторы
С. Хеморецепторы
D. Волюморецепторы
E.  - адренорецепторы
3. Кроме центробежной вагосимпатической иннервации в сердце имеется
афферентная, выполняющая роль "обратной связи". В какие центры по
афферентным волокнам поступает
информация о систоле предсердий и
желудочков?
А. Симпатические спинальные
В. Спинальные соматические
С. Парасимпатические спинальные
D. Ретикулярную формацию ствола
E. Вагальные бульбарного отдела
4. Боксёру на ринге противник нанёс удар в эпигастральную область, после чего у
пострадавшего возникла брадикардия и кратковременная потеря сознания. Какие
из приведенных механизмов отражают указанные изменения?
А. Торможение вагального центра
В. Возбуждение вагального центра
С. Возбуждение симпатических центров
D. Раздражение заднего гипоталамуса
E. Торможение переднего гипоталамуса
5. Человек занимался продуктивной мозговой деятельностью, которая заметно
снизилась на некоторое время после приёма пищи. Какие рефлекторные
сосудистые реакции проявились в данной ситуации и вызвали указанные
изменения?
43
А.
В.
С.
D.
E.
Сопряжённые
Собственные
Парасимпатические
Вагальные
Экстероцептивные
6. У конькобежца на старте перед бегом на дистанцию частота сердечных
сокращений увеличилась на 30 ударов в минуту. Какие реакции лежат в основе
этого явления?
А. Сосудистые
В. Парасимпатические
С. Симпатические
D. Условнорефлекторные
E. Безусловнорефлекторные
7. В регуляции тонуса сосудов ведущая роль принадлежит симпатической
нервной системе. Она обеспечивает как вазоконстрикцию, так и вазодилятацию
сосудов. Что из перечисленного является главным фактором, определяющим
характер сосудистой реакции?
А. Состояние базисного тонуса стенки сосудов
В. Частота симпатических импульсов
С. Возбуждение депрессорного центра
D. Ничто из перечисленного
E. Частота импульсов от барорецепторов сосудов
8. После продолжительной и выраженной физической нагрузки у спортсмена
частота пульса увеличилась до 120 ударов в 1 минуту при хорошем наполнении и
правильном ритме. Какие изменения в крови отражают физиологическую основу
указанных симптомов?
А. Снижение вазопрессина в крови
В. Повышение адреналина в крови
С. Снижение адреналина в крови
D. Повышение гистамина в крови
Е. Повышение ацетилхолина в крови
9. У больного с гиперфункцией щитовидной железы наблюдается резкое
увеличение частоты сердечных сокращений (тахикардия). Концентрация какого
из перечисленных веществ возрастает в крови и способствует развитию
указанного состояния?
А. Тироксина
В. Ренина
С. Гистамина
D. Адреналина
Е. Ацетилохолина
44
10. После травмы в область солнечного сплетения у пострадавшего наблюдается
резкое
уменьшение ЧСС и кратковременная потеря сознания. Какой из
перечисленных сердечных
рефлексов включается в данной ситуации и
способствует развитию указанных изменений?
А. Догеля
В. Гольца
С. Данини-Ашнера
D. Бейнбриджа
Е. Парина
11. Между силой сердечных сокращений, величиной венозного притока и
конечной диастолической длиной волокон миокарда существуют определённые
отношения. Кем из перечисленных авторов установлена эта зависимость?
А. Париным
В. Франком и Старлингом
С. Боудичем
D. Анрепом
Е. Пуазейлем
12. Результаты биохимического анализа крови больного свидетельствуют о
повышении содержания Са2+ (гиперкальциемия). Как изменяется работа сердца в
этой ситуации?
А. Не изменяется
В. Усиливается, учащается
С. Ослабляется, урежается
D. Усиливается, урежается
Е. Урежается, учащается
Ситуационные задачи по изученной теме
1. Какие три основные фактора и как влияют на систолический выброс (СВ)
крови сердцем?
Ответ: Увеличение венозного возврата и сократимости миокарда, а
также уменьшение сопротивления выбросу крови (артериальное давление)
увеличивают СВ. Противоположные изменения перечисленных факторов
уменьшают СВ.
2. Что называют гетерометрической регуляцией
Сформулируйте "закон сердца" Франка – Старлинга.
деятельности
сердца?
Ответ: Регуляцию силы сердечных сокращений, связанную с изменением
исходной длины волокон миокарда. Сила сокращений сердца в систолу тем
больше, чем больше растяжение миокардиальных волокон во время диастолы.
45
3. Объясните, почему растяжение мышцы сердца в диастолу приводит к
усилению ее сокращений. Какова роль сократительных белков и ионов Са2+ в
этом процессе?
Ответ: Растяжение сердечной мышцы притекающей кровью в
физиологических пределах ведет к увеличению площади контакта актина с
миозином,
к
выбросу
дополнительного
количества
кальция
из
2+
саркоплазматического ретикулума и увеличению сродства тропонина к Са , а
также к увеличению эластических сил в миокарде, что сопровождается
усилением его сокращения.
4. Как изменится частота сердечных сокращений при действии атропина на
сердце, какова причина этих изменений?
Ответ: Увеличится, так как атропин, блокируя миокардиальные Мхолинорецепторы, выключает тормозное тоническое влияние блуждающего
нерва на автоматическую активность сердца.
5. Объясните, почему надавливание на область каротидного синуса может вызвать
замедление деятельности сердца, а резкий удар по этой области – остановку
сердца?
Ответ: Увеличивается возбуждение барорецепторов в области
каротидного синуса, афферентный поток импульсов от них стимулирует
центры блуждающих нервов, усиливая тормозное влияние этих центров на
деятельность сердца.
Эталоны ответов к ситуационным тестам
№ теста
1
2
3
4
46
Дистрактор
С
Е
Е
В
№ теста
5
6
7
8
Дистрактор
А
Д
В
В
№ теста
9
10
11
12
Дистрактор
А
В
В
В
Учебное издание
МОДУЛЬ 3
ФИЗИОЛОГИЯ ВИСЦЕРАЛЬНЫХ СИСТЕМ
Физиология сердца
Методические указания
к самостоятельной работе студентов
II курса лечебного, педиатрического,
медико-профилактического и
стоматологического факультетов
Составители
Самохвалов Валерий Гаврилович
Чернобай Лариса Владимировна
Алексеенко Роман Васильевич
Ответственный за выпуск
Самохвалов В.Г.
Редактор
Компьютерная верстка
План 2010, поз. ___.
Формат А5. Ризография. Усл. печ. л. 4,0.
Тираж 150 экз. Зак. № ____.
________________________________________________________________
Редакционно-издательский отдел
ХНМУ, пр. Ленина, 4, г. Харьков, 61022
izdat@knmu.kharkov.ua
Свидетельство о внесении субъекта издательского дела в Государственный реестр
издателей, изготовителей и распространителей издательской продукции серии ДК
№ 3242 от 18.07.2008 г.
47
ФИЗИОЛОГИЯ
ВИСЦЕРАЛЬНЫХ СИСТЕМ
Модуль 2
Содержательный модуль 7.
Физиология сердца
Методические указания
к самостоятельной работе студентов
II курса лечебного, педиатрического,
медико-профилактического
и стоматологического факультетов
48
49